EP1835270A1 - Temperatursensor für eine Turbine - Google Patents

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EP1835270A1
EP1835270A1 EP06005332A EP06005332A EP1835270A1 EP 1835270 A1 EP1835270 A1 EP 1835270A1 EP 06005332 A EP06005332 A EP 06005332A EP 06005332 A EP06005332 A EP 06005332A EP 1835270 A1 EP1835270 A1 EP 1835270A1
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EP
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temperature sensor
hollow body
turbine
face
wall
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Withdrawn
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EP06005332A
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English (en)
French (fr)
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Gülsen Bayram
Gilbert Braun
Volker Ertle
Christian Henke
Andreas Pahl
Bernd Dr. Prade
Uwe Scheuer
Wolfgang Stammen
Edmund Zastrozny
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a temperature sensor for a turbine of a thermal power plant, in particular for a gas turbine, for measuring the temperature of a flow medium within the turbine.
  • the invention further relates to a turbine for a thermal power plant, in particular a gas turbine, with such a temperature sensor.
  • a temperature sensor surrounded by an outer wall is used to measure the temperature of a flow medium flowing through the turbine.
  • the temperature sensor is in direct contact with the inside of the outer wall and measures the temperature there.
  • delays in temperature detection often occur with changing temperature of the flow medium.
  • An object of the invention is to improve a turbine with a temperature sensor of the type mentioned in that a temperature change of the flow medium can be tracked as precisely and promptly.
  • This object is achieved according to the invention with a generic temperature sensor, which has an infrared detector for measuring infrared radiation.
  • the object is further achieved according to the invention with a turbine, which is provided with such a temperature sensor according to the invention.
  • the infrared detector By means of the infrared detector according to the invention an extremely rapid detection of the temperature of the flow medium is possible by a characteristic of the temperature of the flow medium infrared radiation by means of the Infrared detector is measured. Since the infrared radiation propagates at the speed of light, a change in the temperature of the flow medium can be followed precisely and without significant time delay.
  • thermocouples, pneumatic or pyroelectric detectors and bolometers are suitable as infrared detector of the temperature sensor according to the invention. The measurement process within the infrared detector is based on a temperature dependence of one or each induced by the infrared radiation voltage, resistance, gas volume or on a permanent electrical polarization.
  • the infrared sensor is designed to measure an intensity of the infrared radiation. This makes it possible to determine the temperature of the flow medium within the turbine in a particularly simple and effective manner.
  • the temperature sensor comprises a hollow body, which in particular has an elongated shape. This makes it possible to arrange the infrared detector within the hollow body and thus to protect against harmful effects of the flow medium. This preserves the ability of the infrared detector to accurately measure infrared radiation.
  • the hollow body comprises a first end face, which in particular has a rounded shape.
  • the embodiment of the hollow body with a first end face makes it possible to arrange the hollow body in the flow medium in such a way that the end face is focused against the flow medium.
  • the end face of the hollow body can quickly and efficiently adopt the temperature of the flow medium, whereby the speed and the accuracy of the temperature detection are further improved by the temperature sensor.
  • By providing a rounded shape of the first end face it can be streamlined better in terms of flow mechanics. In particular, a formation of flow vortices can thus be avoided. The approximation of the temperature of the first end face to the temperature of the flow medium can thus be done very quickly.
  • the wall of the hollow body at the first end side contains a material with a low specific heat capacity, which in particular on an outer side of the wall is arranged. It is especially advantageous if the material having a low specific heat capacity has a metal or a special oxide layer. These materials very quickly take on the temperature of the flow medium flowing around them.
  • the wall of the hollow body at the first end side contains quartz glass, which is coated in particular with the material having a low specific heat capacity. Due to the high temperature resistance and chemical resistance of quartz glass can be improved by the use of quartz glass on the first end side of the hollow body, the life of the temperature sensor.
  • the material with low specific heat capacity serves as a convection surface opposite the flow medium. Due to the high permeability of quartz glass with respect to Electromagnetic radiation can emanate from the coating infrared radiation without substantial losses in the interior of the hollow body, wherein the infrared detector is arranged for measuring the infrared radiation.
  • the infrared detector is arranged opposite an inner side of the wall on the first end side of the hollow body, in particular on a second end side of the hollow body arranged opposite to the first end side.
  • the infrared detector can detect particularly effective from the first end face of the hollow body in the interior of the hollow body radiated infrared radiation. A temperature measurement of the flow medium can thus be done very accurately and without delay.
  • the infrared detector is effectively protected from direct contact with the flow medium.
  • the wall has a transparent wall section, which is arranged in particular between a first and a second end face of the hollow body.
  • the transparent wall portion may be formed as a sight tube, and advantageously consist of quartz glass.
  • the turbine has a combustion chamber for burning a gas / fuel mixture and an exhaust passage downstream of the combustion chamber for guiding exhaust gas generated in the combustion chamber during combustion of the gas / fuel mixture, wherein the temperature sensor in the exhaust passage for measuring Temperature of the flow medium is arranged in the form of the exhaust gas.
  • a turbine blade section located between the combustion chamber and the exhaust passage, a turbine blade section, in which a turbine rotor is driven by turbine blades from the exiting the combustion chamber exhaust gases.
  • the temperature sensor is expediently arranged behind a bearing star of the bearing of the turbine rotor.
  • the turbine 10 includes a compressor 12 in which sucked air is compressed by compressor blades. Connected to the compressor 12 is a combustion section 14 with at least one combustion chamber, in which the fuel-displaced air is burned. A resulting flow medium in the form of an exhaust gas drives a turbine rotor section, not shown in the drawing, in a turbine blade section 16 adjoining the firing section 14. Finally, the flow medium in the form of the exhaust gas passes into an exhaust gas channel 18 adjoining the turbine blade section 16. A temperature sensor 20 for measuring the temperature of the exhaust gas is arranged in the exhaust gas channel 18. By means of the measured temperature of the exhaust gas, the flame formation in the at least one combustion chamber of the combustion section 14 can be monitored.
  • the temperature sensor 20 comprises an inner space 24 surrounding elongated hollow body 22 having a first end face 25 and a second end face 26.
  • Die Wall 23 of the hollow body 22 has quartz glass.
  • the portion of the wall 23 of the hollow body 22 lying between the two end faces 25 and 26 is designed as a sight tube 23a.
  • a coating forming a convection surface 34 is applied to the quartz glass surface.
  • the convection surface 34 may be formed by metal vapor deposition. Alternatively, the convection surface may also have a special oxide layer.
  • the coating of the convection surface 34 is chosen so that its temperature quickly adapts to the temperature of the exhaust gas serving as the flow medium.
  • the convection surface 34 radiates a temperature-specific infrared radiation 36 into the interior 24 of the hollow body 24. In the area of the inner space 24 located on the second end face 26 of the hollow body 22, an infrared detector 28 with an infrared optics 30 connected in front of it is arranged.
  • An infrared radiation 36 radiated into the interior 24 from the convection surface 34 is focused onto the infrared detector 28 via the infrared optics 30.
  • the infrared detector 28 may comprise thermocouples, pneumatic or pyroelectric detectors and / or a bolometer for detecting the intensity of the irradiated infrared radiation 36.
  • An evaluation unit 32 for evaluating the electrical signals generated by the infrared detector 28 is connected to the infrared detector 28.

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Abstract

Ein Temperatursensor (20) für eine Turbine (10) eines thermischen Kraftwerks, insbesondere für eine Gasturbine, zum Messen der Temperatur eines Strömungsmediums innerhalb der Turbine (10) ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Infrarotdetektor (28) zum Messen einer Infrarotstrahlung (36).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Temperatursensor für eine Turbine eines thermischen Kraftwerks, insbesondere für eine Gasturbine, zum Messen der Temperatur eines Strömungsmediums innerhalb der Turbine. Die Erfindung betrifft ferner eine Turbine für ein thermisches Kraftwerk, insbesondere eine Gasturbine, mit einem derartigen Temperatursensor.
  • Bei herkömmlichen Turbinen thermischer Kraftwerke, insbesondere bei vorbekannten Gasturbinen wird zur Messung der Temperatur eines die Turbine durchströmenden Strömungsmediums ein von einer Außenwandung umgebener Temperatursensor verwendet. Der Temperaturfühler steht dabei in direktem Kontakt mit der Innenseite der Außenwandung und misst die dort vorliegende Temperatur. Allerdings treten bei den vorbekannten Temperatursensoren oft Verzögerungen in der Temperaturerfassung bei sich verändernder Temperatur des Strömungsmediums auf.
  • Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Turbine mit einem Temperatursensor der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine Temperaturveränderung des Strömungsmediums möglichst präzise und zeitnah verfolgt werden kann.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem gattungsgemäßen Temperatursensor gelöst, welcher einen Infrarotdetektor zum Messen einer Infrarotstrahlung aufweist. Die Aufgabe ist erfindungsgemäß ferner mit einer Turbine gelöst, die mit einem derartigen erfindungsgemäßen Temperatursensor versehen ist.
  • Mittels dem erfindungsgemäßen Infrarotdetektor wird eine äußerst schnelle Erfassung der Temperatur des Strömungsmediums möglich, indem eine hinsichtlich der Temperatur des Strömungsmediums charakteristische Infrarotstrahlung mittels dem Infrarotdetektor gemessen wird. Da sich die Infrarotstrahlung mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet, lässt sich eine Veränderung der Temperatur des Strömungsmediums präzise und ohne wesentliche zeitliche Verzögerung verfolgen.
  • Als Strömungsmedium der Turbine, dessen Temperatur mittels dem Infrarotdetektor gemessen wird, kommen insbesondere in einer Brennkammer einer Gasturbine erzeugte Verbrennungsgase in Frage. Durch kontinuierliche Messung der Temperatur der die Brennkammer verlassenden Verbrennungsgase mittels dem erfindungsgemäßen Temperatursensor kann der Zustand einer Flamme in der Brennkammer genau überwacht werden. Durch die zeitgenaue und präzise Temperaturerfassung des Abgases mittels des erfindungsgemäßen Temperatursensors lässt sich die Flammenentwicklung innerhalb der Brennkammer damit besser steuern, wodurch das Brennverhalten der Gasturbine verbessert werden kann. Als Infrarotdetektor des erfindungsgemäßen Temperatursensors kommen insbesondere Thermopaare, pneumatische oder pyroelektrische Detektoren und Bolometer in Frage. Der Messvorgang innerhalb des Infrarotdetektors beruht auf einer Temperaturabhängigkeit einer bzw. eines jeweils durch die Infrarotstrahlung induzierten Spannung, Widerstands, Gasvolumens oder auf einer permanenten elektrischen Polarisation.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Infrarotsensor zum Messen einer Intensität der Infrarotstrahlung ausgebildet. Damit lässt sich auf besonders einfache und effektive Weise die Temperatur des Strömungsmediums innerhalb der Turbine bestimmen.
  • Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn der Temperatursensor einen Hohlkörper umfasst, der insbesondere eine längliche Form aufweist. Dies ermöglicht es, den Infrarotdetektor innerhalb des Hohlkörpers anzuordnen und damit vor schädlichen Einwirkungen des Strömungsmediums zu schützen. Damit bleibt die Fähigkeit des Infrarotdetektors einer genauen Messung der Infrarotstrahlung erhalten.
  • In darüber hinaus vorteilhafter Ausführungsform umfasst der Hohlkörper eine erste Stirnseite, die insbesondere eine gerundete Form aufweist. Die Ausführung des Hohlkörpers mit einer ersten Stirnseite ermöglicht es, den Hohlkörper derart im Strömungsmedium anzuordnen, dass die Stirnseite fokussiert vom Strömungsmedium angeströmt wird. Damit kann die Stirnseite des Hohlkörpers schnell und effizient die Temperatur des Strömungsmediums annehmen, wodurch die Schnelligkeit und die Genauigkeit der Temperaturerfassung durch den Temperatursensor weiter verbessert werden. Durch Vorsehen einer gerundeten Form der ersten Stirnseite kann diese strömungsmechanisch besser angeströmt werden. Damit kann insbesondere ein Ausbilden von Strömungswirbeln vermieden werden. Die Angleichung der Temperatur der ersten Stirnseite an die Temperatur des Strömungsmediums kann damit besonders schnell erfolgen.
  • Damit sich die Temperatur der Wandung des Hohlkörpers an der ersten Stirnseite möglichst schnell an die Temperatur des Strömungsmediums angleichen kann, ist es zweckmäßig, wenn die Wandung des Hohlkörpers an der ersten Stirnseite ein Material mit geringer spezifischer Wärmekapazität enthält, welches insbesondere an einer Außenseite der Wandung angeordnet ist. Es ist insbesondere besonders vorteilhaft, wenn das Material mit geringer spezifischer Wärmekapazität ein Metall oder eine spezielle Oxidschicht aufweist. Diese Materialien nehmen besonders schnell die Temperatur des sie umströmenden Strömungsmediums an.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Wandung des Hohlkörpers an der ersten Stirnseite Quarzglas enthält, welches insbesondere mit dem Material mit geringer spezifischer Wärmekapazität beschichtet ist. Aufgrund der hohen Temperaturbeständigkeit sowie chemischen Beständigkeit von Quarzglas kann durch die Verwendung von Quarzglas an der ersten Stirnseite des Hohlkörpers die Lebensdauer des Temperatursensors verbessert werden. Das Material mit geringer spezifischer Wärmekapazität dient als Konvektionsoberfläche gegenüber dem Strömungsmedium. Durch die hohe Durchlässigkeit von Quarzglas bezüglich elektromagnetischer Strahlung kann von der Beschichtung ausgehende Infrarotstrahlung ohne wesentliche Verluste in das Innere des Hohlkörpers eintreten, worin der Infrarotdetektor zum Messen der Infrarotstrahlung angeordnet ist.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Infrarotdetektor einer Innenseite der Wandung an der ersten Stirnseite des Hohlkörpers gegenüber liegend, insbesondere an einer entgegengesetzt zur ersten Stirnseite angeordneten zweiten Stirnseite des Hohlkörpers, angeordnet ist. Damit kann der Infrarotdetektor besonders wirksam von der ersten Stirnseite des Hohlkörpers in den Innenraum des Hohlkörpers abgestrahlte Infrarotstrahlung erfassen. Eine Temperaturmessung des Strömungsmediums kann damit besonders genau und ohne zeitliche Verzögerung erfolgen. Außerdem ist der Infrarotdetektor wirksam vor unmittelbarem Kontakt mit dem Strömungsmedium geschützt.
  • Darüber hinaus ist es zweckmäßig, wenn die Wandung einen durchsichtigen Wandabschnitt aufweist, der insbesondere zwischen einer ersten und einer zweiten Stirnseite des Hohlkörpers angeordnet ist. Insbesondere kann der durchsichtige Wandabschnitt als Sichtrohr ausgebildet sein, und vorteilhafterweise aus Quarzglas bestehen. So kann der Temperatursensor ohne größeren Aufwand einer visuellen Prüfung auf Verunreinigungen innerhalb des Hohlkörpers unterzogen werden. Damit kann die optimale Funktionsfähigkeit des Temperatursensors durch einfache Sichtprüfung bei üblichen Wartungsvorgängen eruiert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Turbine weist die Turbine eine Brennkammer zum Verbrennen eines Gas/Brennstoffgemisches und einen der Brennkammer nachgeschalteten Abgaskanal zum Führen von in der Brennkammer bei der Verbrennung des Gas/Brennstoffgemisches erzeugtem Abgas auf, wobei der Temperatursensor in dem Abgaskanal zum Messen der Temperatur des Strömungsmediums in Form des Abgases angeordnet ist. Vorteilhafterweise befindet sich zwischen der Brennkammer und dem Abgaskanal ein Turbinenschaufelabschnitt, in dem ein Turbinenrotor über Turbinenschaufeln von den aus der Brennkammer austretenden Abgasen angetrieben wird. Der Temperatursensor ist zweckmäßigerweise hinter einem der Lagerung des Turbinenrotors dienenden Lagerstern angeordnet.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbine anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
    • FIG 1
    eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbine mit einem erfindungsgemäßen Temperatursensor, sowie
    FIG 2
    einen Längsschnitt des Temperatursensors gemäß FIG 1.
  • FIG 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Turbine 10 in Gestalt einer Gasturbine. Die Turbine 10 umfasst einen Verdichter 12, in dem angesaugte Luft mittels Verdichterschaufeln komprimiert wird. An den Verdichter 12 schließt sich ein Brennabschnitt 14 mit mindestens einer Brennkammer an, in der die mit Brennstoff versetzte Luft verbrannt wird. Ein dabei entstehendes Strömungsmedium in Form eines Abgases treibt in einem sich an den Brennabschnitt 14 anschließenden Turbinenschaufelabschnitt 16 einen in der Zeichnung nicht dargestellten Turbinenrotor an. Schließlich gelangt das Strömungsmedium in Form des Abgases in einen sich an den Turbinenschaufelabschnitt 16 anschließenden Abgaskanal 18. Im Abgaskanal 18 ist ein Temperatursensor 20 zum Messen der Temperatur des Abgases angeordnet. Mittels der gemessenen Temperatur des Abgases kann die Flammenausbildung in der mindestens einen Brennkammer des Brennabschnitts 14 überwacht werden.
  • In FIG 2 ist der Temperatursensor 20 gemäß FIG 1 im Detail dargestellt. Der Temperatursensor 20 umfasst einen einen Innenraum 24 umgebenden länglichen Hohlkörper 22 mit einer ersten Stirnseite 25 und einer zweiten Stirnseite 26. Die Wandung 23 des Hohlkörpers 22 weist Quarzglas auf. Der zwischen den beiden Stirnseiten 25 und 26 liegende Abschnitt der Wandung 23 des Hohlkörpers 22 ist als Sichtrohr 23a ausgebildet.
  • An der ersten Stirnseite 25 ist eine eine Konvektionsoberfläche 34 bildende Beschichtung auf die Quarzglasoberfläche aufgebracht. Die Konvektionsoberfläche 34 kann mittels Metallbedampfung gebildet werden. Alternativ kann die Konvektionsoberfläche auch eine spezielle Oxidschicht aufweisen. Die Beschichtung der Konvektionsoberfläche 34 ist so gewählt, dass sich ihre Temperatur schnell an die Temperatur des als Strömungsmedium dienenden Abgases anpasst. Die Konvektionsoberfläche 34 strahlt eine temperaturspezifische Infrarotstrahlung 36 in den Innenraum 24 des Hohlkörpers 24 ab. In dem an der zweiten Stirnseite 26 des Hohlkörpers 22 gelegenen Bereich des Innenraums 24 ist ein Infrarotdetektor 28 mit einer davor geschalteten Infrarotoptik 30 angeordnet. Eine von der Konvektionsoberfläche 34 in den Innenraum 24 abgestrahlte Infrarotstrahlung 36 wird über die Infrarotoptik 30 auf den Infrarotdetektor 28 fokussiert. Der Infrarotdetektor 28 kann Thermopaare, pneumatische oder pyroelektrische Detektoren und/oder ein Bolometer zur Erfassung der Intensität der eingestrahlten Infrarotstrahlung 36 aufweisen. An den Infrarotdetektor 28 ist eine Auswerteeinheit 32 zum Auswerten der vom Infrarotdetektor 28 erzeugten elektrischen Signale angeschlossen.

Claims (10)

  1. Temperatursensor (20) für eine Turbine (10) eines thermischen Kraftwerks,
    insbesondere für eine Gasturbine,
    zum Messen der Temperatur eines Strömungsmediums innerhalb der Turbine (10),
    gekennzeichnet durch
    einen Infrarotdetektor (28) zum Messen einer Infrarotstrahlung (36).
  2. Temperatursensor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Infrarotdetektor (28) zum Messen einer Intensität der Infrarotstrahlung (36) ausgebildet ist.
  3. Temperatursensor nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Temperatursensor (20) einen Hohlkörper (22) umfasst, der insbesondere eine längliche Form aufweist.
  4. Temperatursensor nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Hohlkörper (22) eine erste Stirnseite (25) umfasst, die insbesondere eine gerundete Form aufweist.
  5. Temperatursensor nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Wandung (23) des Hohlkörpers (22) an der ersten Stirnseite (25) ein Material (34) mit geringer spezifischer Wärmekapazität enthält,
    welches insbesondere an einer Außenseite der Wandung (23) angeordnet ist.
  6. Temperatursensor nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Wandung (23) des Hohlkörpers (22) an der ersten Stirnseite (25) Quarzglas enthält,
    welches insbesondere mit dem Material (34) mit geringer spezifischer Wärmekapazität beschichtet ist.
  7. Temperatursensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Infrarotdetektor (28) einer Innenseite der Wandung (23) an der ersten Stirnseite (25) des Hohlkörpers (22) gegenüber liegend,
    insbesondere an einer entgegengesetzt zur ersten Stirnseite (25) angeordneten zweiten Stirnseite (26) des Hohlkörpers (22),
    angeordnet ist.
  8. Temperatursensor nach einem der Anspruche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Wandung (23) einen durchsichtigen Wandabschnitt (23a) aufweist,
    der insbesondere zwischen einer ersten Stirnseite (25) und einer zweiten Stirnseite (26) des Hohlkörpers (22) angeordnet ist.
  9. Turbine (10) für ein thermisches Kraftwerk,
    insbesondere Gasturbine, mit einem Temperatursensor (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Turbine nach Anspruch 9,
    gekennzeichnet durch
    eine Brennkammer zum Verbrennen eines Gas/Brennstoffgemisches und einen der Brennkammer nachgeschalteten Abgaskanal (18) zum Führen von in der Brennkammer bei der Verbrennung erzeugtem Abgas,
    wobei der Temperatursensor (20) in dem Abgaskanal (18) zum Messen der Temperatur des Abgases angeordnet ist.
EP06005332A 2006-03-15 2006-03-15 Temperatursensor für eine Turbine Withdrawn EP1835270A1 (de)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104330165A (zh) * 2014-10-31 2015-02-04 成都市晶林科技有限公司 高温防爆测温器
WO2016106017A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-30 Rosemount Inc. Thermowell system with vibration detection
US9891111B2 (en) 2015-06-30 2018-02-13 Rosemount Inc. Thermowell with infrared sensor
EP3282235A1 (de) * 2016-08-08 2018-02-14 Ansaldo Energia Switzerland AG Temperaturmessvorrichtung zur für ein gasturbinenkraftwerk und gasturbinenkraftwerk mit der besagten temperaturmessvorrichtung
WO2018046441A1 (en) * 2016-09-08 2018-03-15 Robert Bosch Gmbh Bolometer fluid flow and temperature sensor
CN110530520A (zh) * 2019-07-25 2019-12-03 曾涵宇 一种半导体紫外隐藏式实测叠合探测器
EP4134643A1 (de) * 2021-08-13 2023-02-15 Pratt & Whitney Canada Corp. Kontaktloses hochtemperaturmesssystem

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3626758A (en) * 1969-12-15 1971-12-14 Caterpillar Tractor Co Remote radiation temperature sensor
US4770544A (en) * 1985-11-15 1988-09-13 General Electric Company Temperature sensor
EP0505147A2 (de) * 1991-03-18 1992-09-23 General Electric Company Verbesserter Temperaturfühler

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3626758A (en) * 1969-12-15 1971-12-14 Caterpillar Tractor Co Remote radiation temperature sensor
US4770544A (en) * 1985-11-15 1988-09-13 General Electric Company Temperature sensor
EP0505147A2 (de) * 1991-03-18 1992-09-23 General Electric Company Verbesserter Temperaturfühler

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104330165A (zh) * 2014-10-31 2015-02-04 成都市晶林科技有限公司 高温防爆测温器
WO2016106017A1 (en) * 2014-12-22 2016-06-30 Rosemount Inc. Thermowell system with vibration detection
US9885610B2 (en) 2014-12-22 2018-02-06 Rosemount Inc. Thermowell system with vibration detection
US9891111B2 (en) 2015-06-30 2018-02-13 Rosemount Inc. Thermowell with infrared sensor
EP3282235A1 (de) * 2016-08-08 2018-02-14 Ansaldo Energia Switzerland AG Temperaturmessvorrichtung zur für ein gasturbinenkraftwerk und gasturbinenkraftwerk mit der besagten temperaturmessvorrichtung
US10508954B2 (en) 2016-08-08 2019-12-17 Ansaldo Energia Switzerland AG Temperature detecting device for a gas turbine power plant and gas turbine power plant comprising said temperature detecting device
CN109891249A (zh) * 2016-09-08 2019-06-14 罗伯特·博世有限公司 辐射热计流体流动和温度传感器
WO2018046441A1 (en) * 2016-09-08 2018-03-15 Robert Bosch Gmbh Bolometer fluid flow and temperature sensor
CN109891249B (zh) * 2016-09-08 2022-02-01 罗伯特·博世有限公司 辐射热计流体流动和温度传感器
CN110530520A (zh) * 2019-07-25 2019-12-03 曾涵宇 一种半导体紫外隐藏式实测叠合探测器
CN110530520B (zh) * 2019-07-25 2020-11-24 望江县助你兴业财务咨询有限公司 一种半导体紫外隐藏式实测叠合探测器
EP4134643A1 (de) * 2021-08-13 2023-02-15 Pratt & Whitney Canada Corp. Kontaktloses hochtemperaturmesssystem
US11946811B2 (en) 2021-08-13 2024-04-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Non-contact high temperature measurement system

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